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Kurznachrichten März 2010

Verformung komplexer Metalle: Bugwelle ordnet Puzzlestücke

Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich haben einen neuen Verformungsmechanismus in komplexen Metalllegierungen entdeckt. Erstmals konnten die Forscher des Instituts für Festkörperforschung zeigen, wie ein Versetzungsmechanismus in einer hochkomplexen Struktur funktioniert. Die Entdeckung lässt sich zukünftig für ein zielgerichtetes Materialdesign nutzen, berichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift "nature materials".

Dr. Marc Heggen, Dr. Lothar Houben und Dr. Michael Feuerbacher untersuchten ein typisches Material aus der großen Gruppe der "Komplexen intermetallischen Phasen" (Complex Metallic Alloys, CMAs), die erst in den vergangenen Jahren durch verbesserte Untersuchungsmethoden und technologische Fortschritte in den Fokus der Forschung rückte. "Das überraschende an CMA-Materialien ist, dass sie durch Druck deformierbar sind, obwohl die Verformungsmechanismen einfacher Kristalle bei ihnen nicht funktionieren können und man deshalb eigentlich erwarten würde, dass das Material leicht bricht", erläutern die Physiker. Denn CMA-Materialien haben einen ungleich komplizierteren Aufbau als einfache Kristalle.

Die Forscher verfolgten nun mit einem hochauflösenden Rastertransmissionselektronenmikroskop, was auf atomarer Ebene bei der Verformung passiert: Die Schlüsselrolle spielt eine sogenannte Versetzung, die in diesem Fall außergewöhnlich komplex und mehr als hundert Mal größer als in einfach strukturierten Metallen ist. Während der Verformung bewegt sich die Versetzung durch die Kristallstruktur und schiebt dabei wie ein Schiff im Wasser eine Bugwelle vor sich her, in der die atomare Umordnung vorbereitet wird. Dabei müssen jeweils einige Tausend Atome koordinierte Platzwechsel durchführen. "Der Mechanismus nutzt das Vorhandensein einer benachbarten, strukturell verwandten Phase im Legierungssystem als zusätzlichen Freiheitsgrad für die plastische Verformung, um so ein Versagen des Materials durch Bruch zu verhindern", berichten die Autoren.

Obwohl der Mechanismus auf atomarer Ebene äußerst komplex ist, lässt er sich durch ein einfaches Modell beschreiben, bei dem geometrische Elemente wie Puzzlestücke ineinandergreifen.

Elektronenmikroskopische Abbildung einer neu entdeckten Versetzung in der

metall_470x470_jpgElektronenmikroskopische Abbildung einer neu entdeckten Versetzung in der "Komplexen intermetallischen Phase" T-Al-Mn-Pd. Helle Punkte geben die Positionen der schweren Atomsorten Palladium und Mangan wieder. Die Versetzung (grün) schiebt sich von rechts durch das Material und hinterlässt eine veränderte atomare Struktur. Die rot markierten Bereiche existieren nur kurzfristig im Bereich der "Bugwelle" der Versetzung. Abbildung: Forschungszentrum Jülich.


Hocheffiziente Analysetools in Jülich getestet

Forscher von IBM Research-Zürich stellten einen neuartigen Algorithmus vor, der die Rechenintensität, die Kosten und den Energieverbrauch für die Qualitätsanalyse sehr großer Datensätze erheblich reduziert. Für ihr Experiment nutzten sie die volle Kapazität von JUGENE, des schnellsten Supercomputers in Europa am Forschungszentrum Jülich. Die Wissenschaftler schafften es, neun Terabytes an Daten (neun Billiarden Bytes) in weniger als 20 Minuten zu analysieren. Die Methode hilft, die Genauigkeit und Zuverlässigkeit komplexer Datenanalysen erheblich zu verbessern und vor allem zu beschleunigen.

Mit herkömmlichen Methoden würde der aus 72 mannsgroßen Schränken bestehende JUGENE mit einer Spitzenleistung von einem Petaflop (eine Billiarde Rechenoperationen pro Sekunde) für diese Berechnung mehr als einen Tag benötigen und bis zu 100-mal mehr Energie verbrauchen. "Im Supercomputing werden innovative Methoden und Algorithmen, die uns helfen, die gewaltigen Datenvolumen für Simulationen auf Hochleistungsrechnern zu untersuchen, die methodischen Eckpfeiler der Zukunft sein", sagte Prof. Thomas Lippert, Direktor des Jülich Supercomputing Centers (JSC), zum Ergebnis der IBM-Forscher. Ihre Methode könnte auf Gebieten wie Verkehrsmanagement, Ökonomie, Finanz- und Portfoliomanagement, Ablauf- und Einsatzplanung, Klimamodellierung, Wassermanagement, Geologie oder Astrophysik dazu beitragen, noch präzisere, zuverlässigere und komplexere Modelle zu entwickeln.

Die Bestimmung der Datenqualität ist ein entscheidender Faktor in der Analytik. Er gibt an, wie zuverlässig und aussagekräftig die Daten sind, die in der Modellierung verwendet oder generiert werden. Obwohl es mit der rasanten Ausbreitung von Kleinstcomputern immer einfacher wird, Daten zu sammeln, war es bislang schwierig, die Zuverlässigkeit dieser Daten zu prüfen. Die IBM-Forscher haben nun erstmals einen Weg gefunden, den Rechenaufwand für die Qualitätsanalyse allergrößter Datensätze zu reduzieren


EERA nimmt vier neue Mitglieder auf

Beim jüngsten Treffen des Executive Committees von EERA im Forschungszentrum Jülich konnten vier neue Mitglieder des Forschungsverbunds offiziell aufgenommen werden. Damit zählt die "European Energy Research Alliance" zur Unterstützung und zum Ausbau der Energieforschung in der Europäischen Union 14 Mitglieder. Neu hinzugekommen sind die Forschungseinrichtungen SINTEF (Norwegen), PSI (Schweiz), IEn (Polen) und AIT (Österreich).

Die Mitglieder des Executive Committees brachten auch die Arbeitsprogramme der Allianz für die Bereiche Windenergie, Geothermie, Photovoltaik und Smart Grids auf den Weg. Beim nächsten Treffen im Juni soll das Arbeitsprogramm für die Erforschung von Carbon Capture and Storage (CCS), die Abscheidung und Lagerung von Kohlendioxid aus Verbrennungs-Abgasen, folgen. Weitere Themen des Juni-Treffens sind in der Nukleartechnologie die Entwicklung von Werkstoffen für Generation IV-Reaktoren und die Konzentrierte Solarenenergie.

Die führenden Energieforschungsorganisationen aus zehn europäischen Ländern schlossen sich 2008 zur „European Energy Research Alliance“ zusammen. Prof. Harald Bolt, Vorstand des Forschungszentrums Jülich, hat für die Helmholtz-Gemeinschaft wesentlich zum Aufbau von EERA beigetragen.

Weiterführende Informationen zu EERA


Führungskräfte werden für Studie "durchleuchtet"

Wie ticken Führungskräfte? Das Institut für Neurowissenschaften und Medizin des Forschungszentrums Jülich und das Zentrum für integrale Studien des INEKO an der Universität zu Köln (Department für Psychologie) wollen auf diese Frage eine Antwort finden – und suchen dazu noch Probanden. Gemeinsam planen die Wissenschaftler eine biopsychologische Studie zur Theorie der "Spiral Dynamics", die sich mit verschiedenen Stufen kognitiver Bewertungsmuster beschäftigt. Die Theorie besagt, dass verschiedene Personen, je nach ihren Lebensumständen, Situationen unterschiedlich bewerten und demzufolge unterschiedliche Entscheidungen treffen.

Für die Studie sollen rund 40 Führungskräfte untersucht werden, die Führungsverantwortung für mindestens fünf Mitarbeiter haben. Besonders Frauen in Führungspositionen werden noch gesucht. Die Probanden werden mittels funktioneller Magnetresonanztomografie (fMRT) im Forschungszentrum Jülich untersucht. Die fMRT ist ein nicht-invasives Verfahren, mit dem die Hirnaktivität bei der Durchführung unterschiedlicher Aufgaben gemessen werden kann.

Ansprechpartner: Dr. Svenja Caspers, s.caspers@fz-juelich.de

Informationen zum Institut für Neurowissenschaften und Medizin


Europäischer Wirtschafts- und Sozialausschuss in Jülich

Der europäische Wirtschafts- und Sozialausschuss stattete jüngst dem Forschungszentrum einen Besuch ab und informierte sich über die Jülicher Forschung. Die Mitglieder des Gremiums, das die Kommission, den Rat und das Parlament der EU berät, wurden vom Vorstandsvorsitzenden Prof. Achim Bachem begrüßt und nutzten den Tag für Besuche in Jülicher Instituten. Auf dem Programm standen die Themen Supercomputing, Elektronenmikroskopie, Hirnforschung, Nanoelektronik und nachhaltige Energieerzeugung.

Der europäische Wirtschafts- und Sozialausschuss ist eine beratende Institution der Europäischen Union. Er erarbeitet Stellungnahmen zur europäischen Gesetzgebung und weiteren relevanten Themen. Eine der Aufgaben des Ausschusses ist es, eine "Brücke" zwischen den EU-Institutionen und der sogenannten organisierten Zivilgesellschaft zu schlagen und den "strukturierten Dialog" aufzubauen.

Homepage des Ausschusses


Aktuelle Termine

Auf Seite http://www2.fz-juelich.de/termine finden Sie aktuelle Konferenzen und Veranstaltungen im und mit dem Forschungszentrum Jülich, unter anderem:

Weltwasserstoffkonferenz in Essen

16. – 21. Mai, Messe Essen

Die "World Hydrogen Energy Conference" WHEC 2010 findet vom 16. bis 21. Mai 2010 in der Messe Essen statt. Die WHEC 2010 hat das Ziel, über bereits geplante, aber auch über zukünftige Wege zur Nutzung des Wasserstoffs zu informieren. Prof. Detlef Stolten, Direktor des Instituts für Energieforschung des Forschungszentrums Jülich, ist Chairman der mittlerweile 18. Weltwasserstoffkonferenz. Zu den Rednern am offiziellen Eröffnungstag, Montag, 17. Mai, gehören der nordrhein-westfälische Ministerpräsident Dr. Jürgen Rüttgers und der Bundesverkehrsminister Dr. Peter Ramsauer. Dr. Dieter Zetsche, Vorstandsvorsitzender von Daimler, und Prof. Wolfgang Reitzle, Vorstandsvorsitzender von Linde, stehen für das große Interesse der Industrie an Wasserstoff-Technologien. An folgenden Tagen werden jeweils zielgruppenorientierte Veranstaltungen angeboten: für Schüler und Lehrer am 17. Mai, für Studenten und Hochschulangehörige am Dienstag, 18. Mai. Bürger haben am Sonntag, 16. Mai, Gelegenheit, sich über Wasserstoff als Energielieferant zu informieren.

Mehr Informationen zur WHEC


Workshop "Computational Magnetism"

10. – 12. Mai, Gustav-Stresemann-Institut Bonn

Spintronik, Magnetoelektronik und Magnetismus sind die zentralen Themen des Workshops "Computational Magnetism", den Wissenschaftler des Instituts für Festkörperforschung des Forschungszentrums Jülich und des Institute of Physics ASCR in Prag organisieren. Veranstaltungsort des dreitägigen Workshops ist das Gustav-Stresemann-Institut in Bonn.



Pressekontakt: Erhard Lachmann, Tel. 02461 61-1841, e.lachmann@fz-juelich.de


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